Summary
Il n’existe pas d’approche non invasive fiable pour l’évaluation fonctionnelle du cœur du donneur au cours de la perfusion cardiaque normothermique ex situ (NESP). Nous décrivons ici un protocole d’évaluation ex situ de la performance myocardique à l’aide de la méthode de l’échocardiographie épicardique et du cathéter de conductance.
Abstract
La transplantation cardiaque reste le traitement de référence pour l’insuffisance cardiaque avancée. Cependant, la pénurie critique actuelle d’organes a entraîné l’attribution d’un nombre croissant de cœurs de donneurs avec des critères élargis. Ces greffons marginaux sont associés à un risque élevé d’échec primaire du greffon et peuvent bénéficier d’une perfusion ex situ avant la greffe. Cette technologie permet une préservation étendue des organes en utilisant la perfusion sanguine oxygénée chaude avec une surveillance métabolique continue. Le seul dispositif du PNSME actuellement disponible pour la pratique clinique perfuse l’organe dans un état non chargé de non-fonctionnement, ce qui ne permet pas une évaluation fonctionnelle du cœur battant. Nous avons donc développé une plateforme originale de NESP en mode de travail avec réglage de la précharge ventriculaire gauche et de la postcharge. Ce protocole a été appliqué dans les cœurs porcins. L’évaluation fonctionnelle ex situ du cœur a été réalisée par cathétérisme de conductance intracardiaque et échocardiographie de surface. Avec une description du protocole expérimental, nous rapportons ici les principaux résultats, ainsi que les perles et les pièges associés à l’acquisition de boucles pression-volume et de puissance myocardique au cours du NESP. Les corrélations entre les résultats hémodynamiques et les variables échographiques sont d’un intérêt majeur, en particulier pour la rééducation ultérieure des cœurs de donneurs avant la transplantation. Ce protocole vise à améliorer l’évaluation du cœur des donneurs afin d’augmenter le bassin de donneurs et de réduire l’incidence de l’échec primaire de la greffe.
Introduction
La transplantation cardiaque est le traitement de référence pour l’insuffisance cardiaque avancée, mais elle est limitée par la pénurie actuelled’organes 1. Un nombre croissant de cœurs de donneurs avec des critères étendus (âge >45 ans, facteurs de risque cardiovasculaire, faible débit prolongé, dysfonction ventriculaire gauche aiguë secondaire à une tempête catécholaminergique) sont attribués avec un risque accru d’échec primaire du greffon2. De plus, les cœurs donnés après une mort circulatoire contrôlée (TDC) peuvent présenter une lésion myocardique secondaire à une ischémie chaude prolongée3. Par conséquent, il est nécessaire de mieux évaluer ces cœurs de donneurs avant la transplantation, en particulier pour évaluer leur admissibilité à la transplantation cardiaque 4,5.
La perfusion ex situ normamère (NESP) préserve le cœur battant en utilisant du sang oxygéné chaud. Le seul appareil disponible dans le commerce pour le PNSME préserve le cœur dans un état de non-fonctionnement (mode Langendorff). Cette approche a été initialement appliquée pour étendre la conservation du greffon au-delà de la période critique de 4 h d’ischémie froide6. Un autre avantage majeur de cette technologie est de fournir une évaluation continue de la viabilité myocardique basée sur la concentration de lactate dans le perfusat6. Cependant, cette évaluation biochimique n’a jamais été corrélée avec les résultats post-transplantation à ce jour. De même, le mode de Langendorff pour le PNSME ne permet pas l’évaluation hémodynamique et fonctionnelle du cœur avant la transplantation. Certains auteurs ont rapporté le bénéfice potentiel du cathétérisme intracardiaque pendant le PNSME pour prédire la récupération du myocarde après la transplantation7.
Le présent rapport vise à fournir une méthodologie reproductible pour évaluer la performance cardiaque du donneur au cours du PNSME. Nous avons modifié le circuit pour permettre la perfusion en mode de fonctionnement et, par conséquent, l’acquisition de variables fonctionnelles non invasives avec l’échocardiographie épicardique. L’indice de travail myocardique, une variable indépendante de la charge, a été enregistré à l’aide de boucles pression-déformation. Nous avons étudié les relations entre le travail myocardique et les variables hémodynamiques obtenues par cathétérisme de conductance intracardiaque.
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Protocol
Le présent protocole a été approuvé par le comité local d’éthique de l’expérimentation animale et par le comité institutionnel du bien-être animal (APAFIS#30483-2021031811339219 v1, Comité d’éthique animale de l’Université Paris Saclay, France). Les animaux ont été traités conformément aux lignes directrices pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire élaborées par le National Institute of Health et aux principes de soins aux animaux de laboratoire élaborés par la National Society for Medical Research.
NOTE: Les interventions chirurgicales ont été effectuées sous une stérilité stricte en utilisant les mêmes techniques utilisées pour un être humain. Les procédures expérimentales comprenaient de gros porcelets blancs (45-60 kg) et ont été effectuées sous anesthésie générale.
1. Protocole de conditionnement et d’anesthésie des animaux
- Laisser les animaux s’acclimater pendant 7 jours, avec des congénères et un enrichissement environnemental, pour assurer le bien-être des animaux.
- Ne pas nourrir les animaux 12 h avant leur inclusion dans le protocole expérimental.
- Effectuer une prémédication 30 min avant l’intervention avec une injection intramusculaire d’un mélange équimolaire de tilétamine et de zolazépam (10 mg/kg) dans les muscles du cou.
- Une fois l’animal sous sédation, insérer un cathéter dans la veine de l’oreille et induire une anesthésie générale avec un bolus intraveineux de propofol (2 mg/kg) associé à l’administration d’atracurium (2 mg/kg).
- Intuber l’animal avec une sonde orotrachéale de 7,5 mm.
- Surveillez l’animal avec un électrocardiogramme continu, du CO2 expiratoire et de l’oxymétrie.
- Maintenir l’anesthésie générale avec de l’isoflurane inhalé (2%) mélangé à un supplément d’oxygène à 40%.
2. Évaluation hémodynamique et échocardiographique in situ du cœur
NOTE: L’évaluation hémodynamique est réalisée avec un cathéter de Swan Ganz, tandis que l’évaluation fonctionnelle de base du cœur est effectuée par échocardiographie transthoracique.
- Insérer par voie percutanée une gaine 8 française (Fr) dans le tronc veineux brachiocéphalique en utilisant la technique Seldinger8.
- Après avoir désaéré le cathéter et réglé la pression 0, insérer le cathéter Swan Ganz dans la gaine 8 Fr jusqu’à ce qu’un profil de pression pulmonaire soit observé sur l’écran de surveillance.
- Obtenir la pression d’occlusion artérielle pulmonaire en poussant le cathéter Sawn-Ganz dans la circulation pulmonaire pendant que le ballonnet est gonflé.
- Évaluer le débit cardiaque à l’aide de l’approche de thermodilution par perfusion de 10 mL de solution saline froide (4 °C) dans la conduite proximale du cathéter Swan Ganz. Répétez la mesure trois fois.
- Évaluer la fraction d’éjection ventriculaire gauche (FEVG) à l’aide de la technique biplande Simpson 9.
- Explorez la valve aortique et la racine aortique pour identifier tout trouble structurel ou régurgitation aortique au-dessus du grade 2 qui pourrait compromettre la perfusion ex situ du cœur par l’aorte ascendante (Figure 1).
3. Description et amorçage de la machine de perfusion normothermique ex situ (NESP)
REMARQUE: Un module NESP modifié est utilisé pour effectuer alternativement la perfusion de Langendorff et la perfusion en mode de travail. En bref, connectez la ligne aortique du circuit à une chambre de conformité via un connecteur en Y. Ajouter un oxygénateur pédiatrique et un réservoir de cardiotomie (70-80 cm de hauteur au-dessus du connecteur aortique du module) pour fournir une postcharge du ventricule gauche d’environ 70 mmHg pendant le mode de fonctionnement. Connectez un autre réservoir de cardiotomie (hauteur de 7 à 10 cm au-dessus du connecteur aortique du module) à la conduite d’entrée principale à l’aide d’un connecteur en Y pour fournir une précharge de l’oreillette gauche d’environ 10 mmHg pendant le mode de fonctionnement (Figure 2). Le débit coronaire est évalué à l’aide d’un capteur de débit relié à la canule pulmonaire. Une pompe centrifuge, un oxygénateur à membrane et une machine de chauffage-refroidisseur sont connectés au circuit (Figure 2). Pour obtenir une description des solutions, reportez-vous au Tableau 1.
- Amorcer le circuit de perfusion avec la solution d’amorçage (tableau 1).
- Réglez la puissance de la pompe à 1500 mL/min.
- Ajouter le sang prélevé sur le porc donneur (1200-1500 mL) dans le circuit.
- Réglez le mélangeur de gaz pour obtenir une pression partielle d’oxygène >250 mmHg.
- Connectez la solution de maintenance et la solution d’adrénaline (Tableau 1) au circuit et réglez la sortie initiale respectivement à 5 mL/h et 0,1 mL/h.
- Régler la température du perfusat à température ambiante (RT) avant de placer le cœur dans le module de perfusion.
- En mode de fonctionnement, connectez une seringue de dobutamine à une concentration de 2,5 mg/mL (sortie comprise entre 0,04 et 0,12 mg/h).
4. Prélèvement cardiaque et instrumentation pour la perfusion cardiaque normothermique ex situ
- Approvisionnement en cœur
- Placez l’animal en décubitus dorsal et continuez à maintenir l’anesthésie générale.
- Effectuez une sternotomie médiane et ouvrez le péricarde.
- Suspendre le péricarde avec quatre points de suture.
- Placez des sutures en polypropylène 4-0 sur l’oreillette droite et sur l’aorte ascendante pour sécuriser les canulations avec des garrots.
- Après perfusion d’héparine (300 UI/kg) et dissection soigneuse de la racine aortique, insérer une canule veineuse à double étage dans l’oreillette droite pour le prélèvement sanguin et une canule à lumière unique dans l’aorte ascendante pour la perfusion cardioplégique.
- Isoler la veine cave supérieure et inférieure avec des garrots silastiques.
- Connectez la canule veineuse à une poche de prélèvement de sang contenant 10 000 UI d’héparine non fractionnée.
- Placez le corps du porcelet en position Trendelenburg pour améliorer le drainage du sang dans le sac de collecte.
- Une fois la collecte de sang terminée, serrer l’aorte ascendante, infuser la cardioplégie de Del Nido dans la racine aortique (tableau 1) et vérifier que l’aorte ascendante est sous pression (pas de régurgitation aortique).
- Déchargez l’oreillette droite et gauche en ouvrant respectivement la veine cave inférieure et la veine pulmonaire droite, tandis que la veine cave supérieure est serrée par un garrot.
- Une fois la perfusion de cardioplégie terminée, ligaturer la veine hémiazygos gauche avec deux points de suture de polypropylène 4-0.
- Procéder à l’obtention du cœur, en gardant 2 cm du tronc pulmonaire avec la paroi postérieure de l’oreillette gauche.
- Vérifiez qu’il n’y a pas de foramen ovale persistant en inspectant le septum auriculaire et fermez-le si nécessaire à l’aide de sutures en polypropylène 4-0.
- Instrumentation du cœur avant le PNSME
- Placer le cœur dans une solution saline à 4 °C et séparer l’aorte ascendante du tronc pulmonaire. Vérifiez que la valve aortique et les osties coronaires ne sont pas blessées.
- Insérer quatre points de suture (polypropylène 4-0) à 5 mm au-dessous de la section distale de l’aorte ascendante et insérer la canule de perfusion dans l’aorte. Serrez un collier de serrage autour de l’aorte pour fixer la canule.
- Insérez une canule de drainage dans le tronc pulmonaire et fixez avec une suture de fonctionnement en polypropylène 3-0.
- Fermez la veine cave inférieure et supérieure avec des sutures de fonctionnement en polypropylène 5-0.
- Fermez la paroi postérieure de l’oreillette gauche avec une suture de course en polypropylène 4-0.
- Insérez une canule d’évent gauche à travers la paroi postérieure de la paroi de l’oreillette gauche et collez un garrot autour.
- Insérez une canule de précharge dans l’appendice auriculaire gauche et collez un garrot.
5. Raccordement à l’appareil du PNSME et réanimation cardiaque
REMARQUE: Avant l’instrumentation du cœur, assurez-vous que les matériaux nécessaires à la réanimation sont disponibles à côté du circuit de perfusion, en particulier un défibrillateur avec sondes internes et un stimulateur cardiaque externe avec électrodes épicardiques. Assurez-vous que la conduite de pression est connectée à la conduite aortique et que le capteur de sortie est placé sur la conduite d’écoulement coronaire. La ligne de postcharge doit être serrée, ainsi que la ligne de précharge du circuit de mode de fonctionnement.
- Diminuer le débit de la pompe à 200 mL/min.
- Connectez le cœur au connecteur aortique après avoir désaéré le connecteur. Assurez-vous que le cœur est correctement connecté au module de perfusion de sorte que les parois ventriculaires inférieures et l’oreillette gauche et droite soient devant l’opérateur. Évitez de tordre l’aorte ascendante pour éviter la régurgitation aortique.
- Ajustez la pression aortique à 30 mmHg à TA.
- Pendant la réanimation, effectuez un massage cardiaque doux jusqu’à ce qu’un rythme sinusal soit rétabli.
- Augmentez lentement le débit de la pompe en 15-25 minutes par pas de 50 mL/min pour atteindre une pression aortique de 65 mmHg. Dans le même temps, augmentez la température du perfusat par pas de 2 à 4 °C pour atteindre 37 °C.
- Une fois que la pression aortique est à 65 mmHg et que la température du perfusat est à 37 °C, administrer un choc électrique à 5 J si nécessaire, et répéter jusqu’à ce que le rythme sinusal soit rétabli.
- Fixez une électrode épicardique sur la paroi postérieure ventriculaire droite et connectez-la à un stimulateur cardiaque externe. Rythmez le cœur à 80 BPM pour surcharger le rythme spontané.
- Connectez la canule pulmonaire à la ligne d’écoulement coronaire.
- Effectuer des échantillons de sang artériel et veineux pour les analyses gazeuses et biochimiques du perfusat. Enregistrer la concentration initiale de lactate et corriger les troubles biochimiques pour atteindre les objectifs suivants : glucose >1 g/L, K+ 3,5-5,5 mmol/L, Ca 2+ 1,0-1,20 mmol/L, pH 7,35-7,45, Na+ 135-145 mmol/L et HCO3- 20-24 mmol/L.
- Ajuster le débit de la pompe pour atteindre une pression aortique moyenne de 65-75 mmHg et un débit coronaire de 650-850 mL/min.
- Effectuer une analyse des gaz sanguins artérioveineux toutes les 15 minutes pour s’assurer que l’extraction myocardique du lactate est efficace. Si le lactate veineux est supérieur au lactate artériel, augmenter la pression aortique moyenne à 80 mmHg en diminuant la solution d’entretien, et vérifier la concentration de lactate 15 minutes après. Si la clairance artérioveineuse du lactate est toujours altérée, augmentez le débit coronaire à >850 mL et vérifiez la concentration de lactate 15 minutes plus tard.
6. Procédure en mode de travail
NOTE: La clairance artérioveineuse efficace du lactate est généralement atteinte dans les 30 minutes suivant le début de la perfusion de Langendorff. Le mode de fonctionnement peut ensuite être initié en connectant la canule de précharge au réservoir de précharge (cette ligne était auparavant serrée en mode Langendorff). De même, la ligne de postcharge est connectée à la ligne aortique (Figure 2). Réglez le capteur de débit sur la ligne de postcharge pour mesurer le débit cardiaque.
- Ouvrez la conduite de précharge et ajustez le débit de la pompe pour assurer un remplissage stable du réservoir de précharge. Pendant cette période, l’oreillette gauche et le ventricule gauche sont progressivement remplis de sang.
- Ouvrez la ligne de postcharge aortique et serrez la ligne principale du circuit utilisé pour la perfusion de Langendorff. Le réservoir de postcharge est progressivement rempli. Assurer la vidange du réservoir par une conduite de trop-plein qui ramène le perfusat au réservoir principal du circuit.
- Initier la perfusion de dobutamine à 0,04 mg / min.
- Effectuer une analyse des échantillons de gaz sanguins artériels et veineux pour s’assurer que l’extraction myocardique du lactate est toujours efficace.
- Une fois que le débit cardiaque est stable, effectuer une évaluation hémodynamique invasive ainsi que des mesures échographiques épicardiques.
7. Évaluation de la boucle pression-volume (PV) avec la méthode de conductance
REMARQUE : Toutes les étapes d’étalonnage doivent être effectuées en mode de fonctionnement.
- Mise en place d’un cathéter PV dans le ventricule gauche
- Nettoyez le cathéter de conductance en queue de cochon 7 Fr avec une solution saline et connectez-le à l’interface matérielle.
- Poussez doucement le cathéter dans la gaine d’introducteur 8 Fr préalablement insérée à travers le toit de l’oreillette gauche pour être aligné avec la valve mitrale.
- Dès que le cathéter traverse la valve mitrale, ajustez la position appropriée, en tenant compte des signaux de pression et de volume optimaux. S’il y a trop de bruit, déplacez doucement le cathéter de conductance pour améliorer la qualité des boucles.
- Calibrage du cathéter à boucle PV
- Calibrage de pression
- Une fois que le cathéter de conductance est correctement situé dans le ventricule gauche, ouvrez l’interface d’étalonnage sur le logiciel et étalonnez la valeur de pression à l’aide d’un logiciel d’acquisition pour les mesures de conductance.
- Démarrez l’enregistrement, sélectionnez une pression de 0 mmHg et 100 mmHg sur l’interface de commande, et enregistrez pendant 5 s chacun.
- Ensuite, arrêtez l’enregistrement et ouvrez l’interface d’étalonnage de pression. Faites correspondre le signal correspondant au niveau de pression.
- Une fois calibré, vérifiez que le signal correspond aux valeurs obtenues par la surveillance invasive de la pression artérielle.
- Calibrage du volume
- Calibrage de conductance
- Ouvrez l’interface de contrôle du logiciel pour les mesures de conductance.
- Lancez l’enregistrement, l’un après l’autre, sélectionnez les volumes suggérés par l’interface d’étalonnage.
- Laissez l’interface enregistrer pendant 5 s chacune, puis arrêtez l’enregistrement.
- Utilisez la trace de données obtenue et ouvrez l’interface d’étalonnage du volume.
- Faites correspondre la trace correspondante au niveau de pression.
- Calibrage de volume parallèle
- Le tissu cardiaque environnant conduit l’électricité et contribue au signal de volume global. Retirez ce volume parallèle pour une mesure précise du volume (étalonnage post-traitement).
- Pour évaluer le volume parallèle dans cette configuration (paroi myocardique), injecter une fois 10 cc de solution saline hypertonique (4%) dans la ligne de l’oreillette gauche.
- Ne répétez pas l’opération pour éviter l’hypernatrémie.
- Calibrage de conductance
- Calibrage de pression
- Calibrage du facteur de correction sur le terrain
- Entrez la valeur du volume de course obtenue à partir des mesures échographiques.
REMARQUE : Le facteur alpha sera calculé en tenant compte du rapport des volumes d’AVC obtenus soit par des mesures échographiques, soit par cathétérisme de conductance.
- Entrez la valeur du volume de course obtenue à partir des mesures échographiques.
- Collecte de données PV
- Arrêtez la stimulation épicardique du cœur pour éviter toute interférence avec le signal de conductance. Enregistrer les données en régime permanent lorsque le signal est stabilisé (Figure 3)
- Sélectionnez une série de 10 boucles consécutives et ouvrez le logiciel d’analyse. Le logiciel fournira automatiquement le travail d’AVC, le travail d’AVC pré-recrutable, le dP / dt maximum, le dP / dt minimum et l’indice tau.
- Pour obtenir la relation pression-volume systolique finale et la relation pression-volume diastolique terminale, enregistrez le signal pendant l’occlusion de précharge. Serrez progressivement la conduite de perfusion auriculaire jusqu’à ce que la réduction de la précharge soit efficace (figure 4). Puis relâchez lentement la pince.
8. Évaluation par échocardiographie épicardique du cœur en état de fonctionnement
- Acquisition de boucles ultrasonores
- Placez trois électrodes épicardiques ECG connectées à l’échocardiogramme.
- Appliquez un champ stérile autour du cœur et utilisez une sonde transœsophage.
- Appliquez la sonde sur la paroi supérieure de l’oreillette gauche et faites tourner manuellement le transducteur jusqu’à ce qu’une vue à quatre chambres soit obtenue (Figure 5).
- Démarrez le logiciel d’acquisition échocardiographique pour l’évaluation des performances myocardiques en utilisant le mode X-plan.
- Ensuite, faites fonctionner le moteur de sonde à ultrasons pour obtenir des vues à trois et deux chambres. L’analyse de ces vues permet de mesurer la fraction d’éjection du ventricule gauche et la déformation longitudinale globale9.
- Évaluation de l’indice de travail myocardique (MWI)
- Procéder à l’acquisition de vues à quatre, trois et deux chambres et enregistrer simultanément la pression artérielle (Figure 6).
- Évaluez la déformation longitudinale globale à l’aide de ces vues et ouvrez le logiciel MWI. Utilisez la pression artérielle invasive détectée par le capteur externe sur le circuit de perfusion lors de l’acquisition en boucle.
- Informez manuellement le logiciel du moment exact de l’ouverture et de la fermeture des valves aortique et mitrale.
REMARQUE: Le logiciel MWI fournira automatiquement un MWI global, un travail constructif, un travail gaspillé et un travail efficace.
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Representative Results
Nous avons décrit ici un protocole NESP dans un état de fonctionnement monoventriculaire, en utilisant un module de perfusion cardiaque modifié habituellement utilisé dans la pratique clinique pour la perfusion Langendorff du cœur du donneur avant la transplantation. Ce modèle de porcelet du PNSME utilisant le présent module personnalisé a été développé en 2019. Les modifications du circuit étaient mineures, car la majeure partie du circuit de perfusion a été réutilisée pour des expériences. Le capuchon du module fournissait une membrane flexible et étanche pour protéger le cœur pendant le transport. Il a également permis l’échocardiographie de surface tout en restant dans un environnement stérile. Le volume d’amorçage recommandé avec du sang mélangé et une solution d’amorçage est d’environ 1200-1500 mL en pratique clinique. Dans le protocole actuel, le volume d’amorçage était plus élevé (2000 mL) parce que des tubes plus longs et des réservoirs supplémentaires étaient nécessaires pour la perfusion en mode de fonctionnement. Par conséquent, de telles considérations exigeaient des animaux de plus de 50 kg pour une collecte de sang de > 1500 mL.
L’emplacement du cœur porcin dans le module de perfusion était différent de celui des modèles de PNSME signalés précédemment en modede fonctionnement 10,11. En effet, la plupart d’entre eux ont décrit des cœurs suspendus par l’aorte, au-dessus d’une chambre de collecte de sang, en position verticale. Dans ce protocole, nous avons utilisé un module personnalisé commercialement et réglé le cœur avec la face antérieure posée dans la boîte de perfusion dans une position légèrement inclinée et le côté postérieur face à l’opérateur. Cependant, Hatami et al. ont suggéré que la position du cœur pendant le PNSME était un facteur important pour une perfusion myocardiqueoptimale 12 et serait meilleure que la position suspendue.
Le protocole actuel a utilisé six animaux pour effectuer le mode Langendorff expérimental (LM) pendant 30 min, suivi d’une perfusion en mode de travail (WM) pendant 2 h. La pression aortique moyenne (MAP) et le débit cardiaque (CO) ont été surveillés et enregistrés en continu toutes les 30 minutes. La puissance de sortie cardiaque (CPO) a été calculée comme suit : CO x MAP/451. L’évaluation de la concentration de lactate dans le perfusat a été effectuée toutes les 30 minutes pour s’assurer que l’extraction myocardique du lactate (MEL) était efficace comme preuve de viabilité myocardique pendant le PNSME. L’évaluation hémodynamique a été effectuée dès que possible à T0, T60 et T120 pendant la perfusion WM. Les mesures métaboliques et hémodynamiques au cours du PNSME sont résumées dans le tableau 2.
En considérant l’évaluation hémodynamique par cathétérisme cardiaque, des boucles PV optimales ont été obtenues avec un cathéter de conductance placé à travers le toit auriculaire gauche, puis traversant la valve mitrale, avec la queue de cochon placée dans l’apex du ventricule gauche. La position du cathéter de conductance a été vérifiée par échocardiographie épicardique (Figure 5). La qualité du signal de la boucle PV peut changer en fonction de la position du cathéter et des interférences avec la stimulation externe (Figure 7).
Évaluation fonctionnelle pendant la perfusion en mode de travail
L’évaluation échocardiographique au cours de la perfusion WM a été réalisée dans la configuration personnalisée utilisée dans cette étude et a fourni une évaluation de la fraction d’éjection ventriculaire gauche (FEVG), de la déformation longitudinale globale (GLS) et de l’indice de travail myocardique (MWI) avec reproductibilité au cours des expériences. Les trois vues ventriculaires gauches ont été obtenues à n’importe quel moment dans toutes les expériences (Figure 6). La FEVG, le GLS et l’IMM moyens étaient respectivement de 40,8 (± 11), -8,00 (± 2) % et 652 (± 158) mmHg. Les mesures du cathéter de conductance ont été effectuées pendant la perfusion WM. Le SW moyen, le dP/dt maximal, le dP/dt min, la relation pression-volume systolique terminale (ESPVR), la protéine tau et le travail d’AVC pré-recruteable (PRSW) étaient respectivement de 877 (± 246) mmHg·mL, 1463 (± 385) mmHg/s, -1152 (± 383) mmHg/s, 5,13 (± 3,16), 79,4 (± 23) ms et 63,4 (± 17,5) mmHg·mL pendant la perfusion WM. Les paramètres hémodynamiques évalués soit par cathéter de conductance, soit par échocardiographie de surface au cours de la perfusion WM sont résumés dans les tableaux 3 et 4.
Une diminution significative de l’IMM a été observée pendant la perfusion WM au fil du temps dans toutes les expériences (Figure 8A), ainsi que le débit cardiaque (Figure 8B) et d’autres paramètres liés à l’ESPVR (Figure 8C). L’IMM global a été corrélé avec le débit cardiaque mesuré par cathéter de conductance (r = 0,85, p < 0,001) (Figure 9).
Figure 1 : Échocardiographie transthoracique parasternale vue de la valve aortique. La valve aortique et l’aorte ascendante sont vérifiées pour s’assurer qu’il n’y a pas d’anévrisme de l’aorte ascendante et pas de régurgitation aortique significative au-dessus du grade 2. La fraction d’éjection ventriculaire gauche fonctionnelle est également évaluée. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Circuit modifié du système de soins des organes pour le mode de fonctionnement monoventriculaire. (A) Une chambre de conformité est placée sur la ligne de postcharge pour reproduire l’élasticité vasculaire. Un connecteur en Y est placé dans la ligne artérielle principale pour remplir un réservoir à une hauteur de 10 cm au-dessus de la greffe cardiaque afin de fournir une précharge pour l’oreillette gauche à 13-15 mmHg. Un autre connecteur en Y est placé sur la ligne artérielle principale avant le connecteur aortique. (B) L’une des branches du connecteur en Y est connectée à un tubing de 3/8 de pouce, reliant un oxygénateur pédiatrique et un réservoir à une hauteur de 70 cm pour fournir une postcharge du ventricule gauche de 60 mmHg Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 3 : Signal de conductance stable fourni par le cathéter de conductance pression-volume. Un signal stable des boucles pression-volume enregistrées dans le logiciel est fourni par une position centrale du cathéter insérée dans le ventricule gauche à travers une gaine de 8 Fr placée dans l’oreillette gauche. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 4 : Serrage croisé progressif du réservoir de précharge. La procédure d’occlusion progressive du tubbing du réservoir de précharge et de l’oreillette gauche entraîne une diminution du volume injecté dans l’oreillette gauche. Les boucles pression-volume sont ensuite enregistrées avec le logiciel d’acquisition. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 5 : Position de la sonde échographique transœsophage pendant l’évaluation échocardiographique de surface de la greffe cardiaque pendant la WM. (A) La sonde est placée sur la paroi de l’oreillette gauche tandis que la face postérieure du cœur fait face à l’opérateur pendant le PNSME. (B) Un tel placement fournit une vue échocardiographique de l’oreillette gauche, du ventricule gauche et de la valve mitrale. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 6 : Vues ventriculaires gauches obtenues avec la sonde TEE pendant le PNSME. L’échocardiographie épicardique à l’aide d’une sonde transœsophage placée sur la paroi postérieure de l’oreillette gauche offre une vue à deux chambres de l’oreillette gauche et du ventricule gauche. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 7 : Exemples de mauvaise acquisition du signal de conductance. (A) Cathéter de conductance positionné sans centrale avec signal perturbé par les mouvements du septum ventriculaire. (B) Signal de conductance perturbé par un rythme externe. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 8 : Régression linéaire dans le temps au cours de la perfusion WM. (A) Indice de travail myocardique (MWI, mmHg%), (B) débit cardiaque (CO, mL.min-1) et (C) relation pression-volume systolique final (ESPVR). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 9 : Relation entre l’ITM et le débit cardiaque pendant la perfusion en mode de travail. Courbe de corrélation entre l’indice de travail myocardique (mmHg %) et le débit cardiaque (mL·min-1) lors de la perfusion cardiaque ex situ en mode de fonctionnement. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
| Solution d’amorçage | Solution de maintenance | Solution d’adrénaline | Cardioplégie de Del Nido |
| Solution de NaCl de 500 mL | 60 mg d’adénosine | 0,25 mg d’adrénaline | 500 mg de solution Ringer |
| 150 mg de magnésium | 40 mL de solution de NaCl | 500 mL de glucose 5% | 10 mL de KCl 10% |
| 250 mg de méthylprednisolone | (concentration : 1,5 mg/mL) | 3 mL de Xylocaïne 2% | |
| 1 g de céfotaxime | 6 mL de Mannitol 20% | ||
| 6 mL de bicarbonate de sodium 8,4 % | |||
| 7 mL de sulfate de magnésium 15% |
Tableau 1 : Description des solutions. Le tableau fournit les volumes et les concentrations de constituants utilisés pour préparer les solutions d’amorçage, d’entretien, d’adrénaline et de cardioplégie de Del Nido utilisées dans ce protocole. La solution de cardioplégie Del Nido est utilisée pour réaliser un arrêt cardiaque ainsi qu’une protection myocardique pendant la période ischémique froide. La solution d’amorçage est perfusée dans la machine de perfusion, avec le sang recueilli au cours du protocole expérimental. La solution d’entretien et la solution d’adrénaline sont perfusées pendant la perfusion cardiaque ex situ pour maintenir des paramètres de perfusion stables.
| T0 | T120 | |
| Concentration de lactate (mmol/L) | 2.4 (0.97–2.83) | 1.27 (0.36–2.48) |
| Extraction myocardique du lactate (mmol/L) | 0.15 (0.14–0.19) | 0.08 (0.04–0.09) |
| pH | 7.37 ( 7.31–7.45) | 7.41 (7.31–7.47) |
| Potassium (mmol/L) | 4.6 ( 4.4–5.1) | 4.9 (4.3–5.5) |
| Pression aortique systolique (mmHg) | 132.5 (101.0–142.3) | 101.0 (96.2–109.3) |
| Pression aortique moyenne (mmHg) | 97.5 (73.0–106.8) | 77.0 (69.0–85.5) |
| Débit coronaire (mL/min) | 925 (550–1050) | 700 (550–875) |
| Puissance de sortie cardiaque | 326.5 (116.5–485.5) | 228.0 (185.5–361.0) |
Tableau 2 : Paramètres hémodynamiques et métaboliques évalués lors de la perfusion WM. Les données sont fournies avec la médiane et l’intervalle interquartile.
| SW (mmHg·mL) | dP/dt maximum (mmHg/s) | min dP/dt (mmHg/s) | ESPVR | Tau (ms) | PRSW | |
| Méchant | 877 | 1463 | -1152 | 5.13 | 79.4 | 63.4 |
| Médian | 816 | 1423 | -1025 | 4.01 | 73.9 | 62.8 |
| Écart type | 246 | 385 | 383 | 3.16 | 23.0 | 17.5 |
| Minimum | 528 | 778 | -1856 | 2.19 | 52.0 | 40.0 |
| Maximum | 1244 | 2119 | -755 | 13.8 | 134 | 101 |
Tableau 3 : Valeurs moyennes et médianes obtenues par la méthode du cathéter de conductance au cours de la perfusion WM. Abréviations : ESPVR : rapport pression-volume systolique final ; PRSW : travail d’AVC pré-recrutable; SW : travail de l’AVC.
| GLS (%) | FEVG (SB) | Le | GCW (en anglais seulement) | |
| Méchant | -8.04 | 40.8 | 652 | 936 |
| Médian | -8.00 | 37 | 642 | 919 |
| Écart type | 2.03 | 11.0 | 158 | 208 |
| Minimum | -11.5 | 27 | 389 | 579 |
| Maximum | -5.00 | 59 | 898 | 1268 |
Tableau 4 : Valeurs moyennes et médianes obtenues par échocardiographie de surface pendant la perfusion WM. Abréviations : GLS : déformation longitudinale globale; FEVG : fraction d’éjection ventriculaire gauche ; MWI: indice de travail myocardique; MWE: efficacité du travail myocardique; GCW: travail constructif mondial.
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Discussion
Il y a quelques étapes critiques à considérer dans le protocole du PNSME. L’évaluation préliminaire in situ du cœur demeurait importante, surtout compte tenu de la valve aortique qui ne devrait pas présenter de régurgitation aortique significative (grade 2 ou plus) ; sinon, la réanimation du cœur sera compromise pendant la période Langendorff en raison d’une altération de la perfusion coronaire et de l’ischémie myocardique. L’initiation du WM après la perfusion de Langendorff a été une manœuvre difficile, nécessitant au moins deux personnes pour réguler le remplissage du réservoir de précharge, le débit de la pompe, la pression de l’oreillette gauche et la conduite de sortie aortique. Cette période de transition a été réalisée une fois que l’extraction métabolique efficace du myocarde pour le lactate a été réalisée. Pendant cette période, le circuit de perfusion pourrait s’arrêter en raison du désamorçage de la pompe lié à une embolie gazeuse majeure. L’emplacement optimal de la sonde à ultrasons sur la paroi auriculaire gauche pour obtenir des vues stables à deux et trois chambres a été partiellement perturbé par les canules encombrantes et les matériaux disposés autour du cœur. Les données échocardiographiques devaient être enregistrées avec un signal ultrasonore très stable, avec au moins trois cycles de contraction.
La réanimation cardiaque pendant le PNSME n’est pas explicitement signalée dans la littérature. Seules quelques études décrivent en détail la procédure de réanimation pour initier le PNSME13. Des approches préliminaires de réanimation ont été développées dans ce protocole pour obtenir une technique optimale de réanimation, y compris la reperfusion progressive, en augmentant lentement le débit coronaire et la température du sang (de la température ambiante à 37 °C). Le principal problème pour l’imagerie par ultrasons était de trouver l’emplacement optimal pour la sonde sur le toit auriculaire gauche. La position du cœur perfusé, avec sa paroi postérieure face à l’opérateur, permettait d’effectuer une échocardiographie de surface sans bouger le cœur et sans risque de régurgitation valvulaire aortique. La présence de bulles dans le circuit altère la qualité de l’imagerie, et ce problème doit être évité autant que possible. L’optimisation du circuit a été réalisée pour réduire les turbulences sanguines, en particulier en tenant compte du drainage du sang du réservoir de postcharge vers le réservoir principal. Une position non stable du cathéter de conductance dans le ventricule gauche a fourni des courbes de boucle PV de mauvaise qualité. Le signal de la boucle PV pourrait cependant être considérablement amélioré en introduisant le cathéter au centre de la paroi postérieure auriculaire gauche, à travers le centre de la valve mitrale et positionné dans la partie médiane du ventricule gauche.
La charge des cavités cardiaques gauches est essentielle pour l’évaluation échocardiographique ex situ . Même si le déclin du débit cardiaque a déjà été décrit dans d’autres études alors que la tendance au lactate restait stable, seuls quelques articles décrivaient une telle considération en utilisant un véritable mode de travail monoventriculaireperfusion 11. La perfusion en mode de travail biventriculaire n’a pas été réalisée dans ce modèle pour des raisons techniques, car un tel système est encore plus complexe et lourd. Cependant, l’absence de mode de fonctionnement pour le VR est discutable en raison de l’interdépendance du BT et du VR, un facteur de confusion dans l’évaluation du VG. L’absence d’évaluation ventriculaire droite peut également être discutable puisque l’échec du RV est une complication fréquente après la greffe, associée à une mortalité élevée. La concentration de potassium a constamment augmenté dans le perfusat sans possibilité de l’éliminer car aucune membrane de filtration sanguine n’était incluse dans notre circuit personnalisé. Le principal problème concernant ce mode de perfusion est le fait que l’organe lui-même est isolé des autres organes qui pourraient réguler son métabolisme et éliminer tous les métabolites produits par le métabolisme myocardique. Certains auteurs ont décrit un modèle de perfusion qui comprenait un système d’hémofiltration pour fournir un NESP prolongé en modede travail 14, avec une diminution significative de l’œdème myocardique à la fin de la perfusion, ce qui participe certainement au déclin des performances myocardiques au fil du temps.
Les performances hémodynamiques et échocardiographiques myocardiques ont diminué dans le PNSME pendant le mode de travail selon notre expérience, ainsi que l’hémodynamique cardiaque enregistrée par cathétérisme de conductance. Cela suggère que la perfusion ne devrait pas être considérée comme une méthode de conservation pour les cœurs de donneurs avant la transplantation. Au cours de WM, les tendances biochimiques étaient différentes par rapport au mode Langendorff. L’extraction myocardique du lactate au cours de la WM était efficace en continu, tandis que les performances hémodynamiques diminuaient progressivement. Ce résultat suggère que la tendance du lactate pourrait ne pas être un paramètre pertinent pour évaluer la performance myocardique dans WM, comme observé précédemment dans d’autres études15.
L’évaluation fonctionnelle du cœur pendant le PNSME serait d’un grand intérêt pour les cliniciens. Les méthodes d’évaluation invasives (technique de la boucle PV) présentent plusieurs limites. En effet, la technique de conductance doit être envisagée pour dessiner soigneusement des résultats fiables, en raison de l’isolement du greffon cardiaque sans environnement biologique physiologique qui conduit habituellement le signal électrique avec le myocarde lui-même16. La décision de transplanter des greffons marginaux conservés avec la technologie NESP est actuellement basée uniquement sur les tendances en matière de lactate17. Nous espérons que cette approche pourrait être facilement appliquée pour résoudre ce problème majeur avant la transplantation. Il peut fournir des évaluations anatomiques (maladie valvulaire, épaisseur du myocarde) et fonctionnelles du cœur du donneur. L’évaluation échocardiographique du ventricule gauche a été réalisée dans le modèle préclinique et a permis d’obtenir MWI, un paramètre indépendant de la charge qui était significativement corrélé au débit cardiaque évalué par un cathéter de conductance. Ces résultats préliminaires mettent en évidence le rôle de l’évaluation échocardiographique de surface au cours du PNSME en mode de fonctionnement.
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Disclosures
Tous les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Acknowledgments
Institut Georges Lopez, Lissieu, 69380, France
Claudia Lacerda, General Electric Healthcare, Buc, France
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3T Heater Cooler System | Liva Nova, Châtillon, France | IM-00727 A | Extracorporeal Heater Cooler device |
| 4-0 polypropylene suture | Peters, bobigny, France | 20S15B | sutures |
| 5-0 polypropylene suture | Peters, bobigny, France | 20S10B | sutures |
| Adenosine | Efisciens BV, Rotterdam, Netherlands | 9088309 | Drugs for the ex-vivo perfusion |
| Adrenaline | Aguettant, Lyon, France | 600040 | Drugs for the ex-vivo perfusion |
| Atracurium | Pfizer Holding France, Paris, France | 582547 | Drugs for the induction of the anesthesia |
| DeltaStream | Fresenius Medical Care, L’Arbresle, France | MEH2C4024 | Extracorporeal blood pump |
| EKG epicardial electrodes | Cardinal Health LLC, Waukegan, Illinois, USA | 31050522 | EKG detection electrodes |
| External pacemaker | Medtronic Inc. Minneapolis, Minneapolis, USA | 5392 | Pacemaker device |
| Glucose 5% | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 3400891780017 | Drugs for the priming solution |
| Heart Perfusion Set, Organ Care System | Transmedics, Andover, MA, USA | Ref#1200 | Normothermic ex-vivo heart perfusion device |
| Intellivue MX550 | Philips Healthcare, Suresnes, France | NA | Permanent monitoring system |
| Istat 1 | Abbott, Chicago, Ill, USA | 714336-03O | Blood Analyzer machine |
| Labchart | AD Instruments Ltd, Paris, France | LabChart v8.1.21 | Pressure Volume loops aquisition software |
| Magnesium | Aguettant, Lyon, France | 564 780-6 | Drugs for the cardioplegia |
| Magnesium Sulfate | Aguettant, Lyon, France | 600111 | Drugs for the cardioplegia |
| Mannitol 20% | Macopharma, Mouvoux, France | 3400891694567.00 | Drugs for the cardioplegia |
| Methylprednisolone | Mylan S.A.S, Saint Priest, France | 400005623 | Drugs for the priming solution |
| Millar Conductance Catheter | AD Instruments Ltd, Paris, France | Ventri-Cath 507 | Pressure Volume loops conductance catheter |
| MWI software | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | software used for the Ultrasound echocardiographic machine |
| Orotracheal probe | Smiths medical ASD, Inc., Minneapolis, Minneapolis, USA | 100/199/070 | probe for the intubation during anesthesia |
| Potassium chloride 10% | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 3400892691527.00 | Drugs for the cardioplegia |
| Propofol | Zoetis France, Malakoff, France | 8083511 | Drugs for the induction of the anesthesia |
| Quadrox-I small Adult Oxygenator | Getinge, Göteborg, Sweden | BE-HMO 50000 | Extracorporeal blood oxygenator |
| Ringer solution | B.Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | DKE2323 | Drugs for the cardioplegia |
| Sodium Bicarbonate | Laboratoire Renaudin, itxassou, France | 3701447 | Drugs for the cardioplegia |
| Sodium chloride | Aguettant, Lyon, France | 606726 | Drugs for the priming solution |
| Swan Ganz Catheter | Merit Medical, south jordan, utah, USA | 5041856 | Right pressure and cardiac output probe |
| Tiletamine | Virbac France, Carros, France | 3597132126021.00 | Drugs for the induction of the anesthesia |
| Transesophagus probe (3–8 MHz 6VT) | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | Ultrasound echocardiographic transesophagus probe |
| Vivid E95 ultraSound Machine | General Electric Healthcare, Chicago, Ill, USA | NA | Ultrasound echocardiographic machine |
| Xylocaïne 2% | Aspen, Reuil-malmaison, France | 600550 | Drugs for the cardioplegia |
| Zolazepam | Virbac France, Carros, France | 3597132126021.00 | Drugs for the induction of the anesthesia |
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